数控宏程序编程08

项目八多边形斜面加工一、学习目标与要求（1）了解坐标系旋转编程指令ROT；（2）了解极坐标编程指令G111；（3）掌握极半径、极角及应用方法；（4）能运用宏指令加工正多边形斜面零件。二、工作任务对如图8-1所示正五边形工件进行轮廓倒角加工，毛坯为φ80圆柱，材料为45钢。图8-1五边形斜面零件三、关联知识（一）、坐标系旋转（ROT，AROT）ROT/AROT命令可以使工件坐标系在选定的G17、G18、G19平面内绕着横坐标轴旋转一个角度。使用坐标旋转功能之后，会根据旋转情况产生一个当前坐标系，新输入的尺寸均是在当前坐标系中的数据尺寸。 指令格式： ROTRPL=；（绝对可编程旋转）AROTRPL=；（附加可编程旋转）ROT； （旋转取消） 说明：ROT为绝对可编程旋转，参考G54G55等设定的当前有效坐标系； AROT为附加可编程旋转，即在原有坐标转换的基础上进行叠加。RPL为坐标系在平面内旋转的角度。旋转角度的零度方向为第一轴的正方向，从旋转轴的正方向向该平面看，逆时针方向为正方向。如图8-2所示为坐标系在平面内旋转时RPL角度设置。图8-2坐标系平面内旋转方向示意图（二）、极坐标编程数控系统除了可用笛卡尔坐标系指定空间几何坐标位置外，还有另一种指定坐标的方式，这种方式称为“极坐标”方式。极坐标方式使用半径和角度来指定工件或零件的几何位置。SIEMENS系统中极半径用RP来表示，角度用AP来表示。测量半径与角度的起始点称为“极点”。运用极坐标指令可方便地编制呈圆周均布、圆周局部均布或用角度与半径标注的几何图形的程序。可用G110，G111和G112三种极点指定方式加上X、Y、Z或AP、RP指定一个极点。极坐标极点的指定方式（G110，G111，G112）指令格式： G110/G111/G112X_Y_Z_； G110/G111/G112RP=_AP=_；说明：G110极参数，参考点为当前刀具所处的坐标位置； G111极参数，参考点为工件坐标系原点； G112极参数，参考前一个有效的极点； RP=_为极半径；AP=_为极角1）极角的数值范围为0~±360o，逆时针方向为正方向。极半径为绝对正值。2）极坐标系中，用G00/G01/G02/G03加上RP、AP指令即可使用刀具在所设定的极坐标系中完成快速定位/直线插补/顺时针圆弧插补/逆时针圆弧插补动作。例，G01RP=_AP=_。四、项目实施分析1．零件加工分析 使用数控铣床加工零件，零件毛坯为φ80的圆柱，外圆与端面已加工，选用铣床三爪自定心卡盘装夹工件。2．刀具选用 根据工件加工尺寸、结构和材料，本次加工刀具选用直径12的高速钢立铣刀，取主轴转速为800r/min，铣削进给速度为120mm/min。3．编程思路设计正多边形外轮廓斜面、倒角和锥台的加工宏程序，以立铣刀实现边数为n边的外轮廓自下而上环绕分层加工出周边斜面。该程序能通过控制多边形中心与其中一顶点的连线与水平方向的夹角，加工出不同摆放位置的正多边形。为编程方便，将编程起始点，即多边形的一个顶点A放在X水平轴上，要加工出所要求的摆放位置，只需用旋转指令进行坐标系旋转。本例五边形斜面加工中，工件坐标系设在多边形顶面的中心上，以刀具中心点编程，编程起始点为X轴上的A点，以顺铣方式由下而上分层加工。1）初始变量的设置R1= 正多边形的边数R2= 正多边形外接圆的直径R3= 周边斜面的高度尺寸R4= 刀具半径（平底立铣刀）R5= Z向加工起始点坐标，设为自变量，赋初始值为0R6= 分层加工的层间距R7= 顶点与X轴正向的夹角R8= 斜面与垂直面的夹角2）宏程序中变量及表达式在正多边形周边斜面宏程序中，完成一圈（首先加工最外圈）的R10、R11、R12变量的含义及计算表达式与项目三正多边形轮廓加工宏程序中#8、#9、#10变量一样，如图8-3所示。图8-3多边形变量参数要实现正多边形周边斜面的加工，关键点是每层的正多边形外接圆随着高度的上升而缩小，即每层的极坐标OA’在变化，极角不变。如图8-4所示，计算每层多边形的极半径OA’的过程如下。（1）R18，OB’边长。首先确定OB’边长，OB’边长等于OB（R11）减去图8-4中的BC边长。在△ABC中，已知∠α（R8）和AC（R5）边长，根据正切函数等于对边比邻边定义，即BC=AC×tanα，那么OB’边长赋值表达式为：R18=R11-R5×TAN（R8）（2）R19，每层多边形的极半径OA’的赋值表达式为：R19=R18/COS（R10）图8-4斜面变量参数3）转移循环设计（1）每层以极角变化次数循环加工多边形轮廓的循环体设计R17=1 极角变化次数，初始值为1 BBB: 循环标记符G01RP=R19AP=-R17*R10*2 极坐标方式加工，每加工一边极角依次变化R17=R17+1 极角变化次数递增IFR17<=R1GOTOBBBB 变化次数小于等于边数时跳转到标记符，循环继续（2）深度分层加工的循环体设计AAA： 循环标记符…… R5=R5+R6 每层加工坐标递增层间距值IFR5<=R3GOTOBAAA 加工高度循环判断五、参考程序加工多边形斜面的宏程序如表8-1所示：表8-1多边形斜面加工程序宏程序ABC03说明R1=5R2=80R3=8R4=6R5=0R6=0.5R7=18R8=30G54G90G17G00X0Y0M03S800Z20ROTRPL=R7G111X0Y0R10=180/R1R11=R2/2*COS(R10)+R4R12=R11/COS(R10)G00RP=R12AP=0Z2G01Z=-R3F120AAA:R18=R11-R5*TAN(R8)R19=R18/COS(R10)G01Z=-R3+R5F120RP=R19AP=0R17=1BBB:G01RP=R19AP=-R17*R10*2R17=R17+1IFR17<=R1GOTOBBBBR5=R5+R6IFR5<=R3GOTOBAAAG00Z50ROTM05M02正多边形边数正多边形外接圆直径周边斜面的高度刀具半径Z向加工平面，赋初始值为0分层加工的层间距顶点与X轴的夹角斜面角度坐标系旋转极坐标编程角度β底层多边形刀位点OB边长底层多边形刀位点OA边长底层多边形加工起始点下刀到斜面底层斜面多边形OB’边长斜面多边形OA’边长Z向由底层向上爬升斜面多边形加工起始点极角变化次数，初始值为1沿轮廓极坐标方式走刀极角次数递增一次极角变化次数小于或等于边数时跳转到BBBZ向递增一个层间距Z向小于或等于斜面高度时跳转到AAA坐标系旋转取消六、任务实施1．选择数控加工仿真系统启动斯沃数控仿真软件，选择“SINUMERIK802DM”系统，如图8-5所示，并单击“运行”按钮，进入SINUMERIK802D系统数控加工中心操作界面，如图8-6所示。图8-5选择SINUMERIK802DM系统图8-6SINUMERIK802D系统操作界面2．开机、回参考点 单击操作面板上的“急停”按钮，将其松开并弹起。此时系统已自动处于“JOGREF”回原点状态，分别单击+Z、+X、+Y轴向按钮，机床自动完成返回参考点动作。3．加工刀具准备1）在工具栏中单击“刀具管理”按钮，系统弹出“刀具库管理”窗口。在“刀具数据库”中选择直径为12的端铣刀，并将其装入1号刀位，如图8-7所示。2）在“机床刀库”中选择1号刀位的端铣刀，然后单击“添加到主轴”按钮，系统自动将端铣刀装入主轴中。图8-7选择直径12的端铣刀4．工件准备1）在工具栏中单击“工件设置”按钮，在弹出的快捷菜单中选择“工件装夹”命令，系统弹出“工件装夹”对话框，选择“工艺板装夹”方式。2）在工具栏中单击“工件设置”按钮，在弹出的快捷菜单中选择“设置毛坯”命令，系统弹出“设置毛坯”对话框。选择“圆柱体”，设置毛坯尺寸为直径80×高40。再选择G54寄存器，并设置相对于工件原点（圆柱顶面圆心），主轴（Z轴）距离为120的参数值，如图8-8所示。图8-8设置圆柱体毛坯3）单击键盘按钮，如图8-9所示，展开数控系统的键盘，如图8-10所示。单击偏置参数界面按钮，再单击“零点偏移”软键，查看寄存到G54中的工件坐标系参数，如图8-11所示。图8-9显示键盘图8-10展开系统键盘图8-11G54零点偏移参数5．导入数控加工程序1）单击程序管理界面按钮，再单击“新程序”软键，输入新程序名，单击“确认”软键注册程序名，如图8-12所示。此时编辑区显示为空白，等待输入程序内容。图8-12注册程序名2）单击“文件”菜单中的“打开”命令，系统弹出“打开”对话框，如图8-13所示。在对话框中指定程序文件所在的文件夹，并选择文件类型为“NC代码文件”，选择程序文件将其打开，系统自动将程序导入到数控系统中，如图8-14所示。图8-13打开多边形斜面加工程序图8-14多边形斜面程序6．自动加工1）单击位置按钮，显示机床坐标位置界面。单击键盘按钮，隐藏数控系统的键盘。2）系统操作模式设置为“”自动加工方式。2）单击机床操作面板上“CYCLESTART”循环启动按钮，系统开始执行数控加工程序，切削效果如图8-15所示。图8-15多边形斜面加工效果